一、市場和政策共同驅(qū)動充電樁產(chǎn)業(yè)發(fā)展
1.1、汽車產(chǎn)業(yè)的電動化浪潮已然來臨
電動汽車發(fā)展步入高速增長階段。EVTank數(shù)據(jù)顯示,2021年,全球新能源汽車銷量達(dá)到670萬輛,同比大幅度增長102.4%,全球汽車電動化滲透率也由2015年0.8%增長到2021年的7.74%,預(yù)計(jì)2022年、2025年全球新能源汽車銷量將分別超過850萬輛、2200萬輛。乘聯(lián)會數(shù)據(jù)顯示,9月新能源汽車零售滲透率達(dá)到31.8%,預(yù)計(jì)2022年、2025年我國新能源汽車銷量將超過600萬輛、1000萬輛。截止2022年9月底,新能源汽車保有量達(dá)1149萬輛,前三季度新注冊登記371.3萬輛。2022年前三季度,全國新注冊登記新能源汽車371.3萬輛,同比增加184.2萬輛,增長98.48%。預(yù)計(jì)到2025年國內(nèi)新能源汽車保有量將達(dá)到4000萬輛,保有量占比將達(dá)到10%。1.2、政策推動,充電樁被納入新基建
近年來,在充電樁行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí),仍然存在居住社區(qū)建樁難、公共充電設(shè)施發(fā)展不均衡、用戶充電體驗(yàn)有待提升等突出問題。在這一背景下,國家陸續(xù)出臺了相關(guān)政策支持充電樁相關(guān)技術(shù)、模式和機(jī)制創(chuàng)新,在解決新能源充電樁發(fā)展問題的同時(shí),構(gòu)建新型電力系統(tǒng),完善相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施,助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。2020年5月國務(wù)院發(fā)布《2020年政府工作報(bào)告》,首次提出“新基建”(新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè))概念,將充電基礎(chǔ)設(shè)施作為七大基礎(chǔ)設(shè)施之一,納入“新基建”。2021年中央經(jīng)濟(jì)工作會議指出,當(dāng)前經(jīng)濟(jì)面臨需求收縮、供給沖擊、預(yù)期轉(zhuǎn)弱三重壓力,應(yīng)堅(jiān)持穩(wěn)字當(dāng)頭,強(qiáng)化政策發(fā)力,充電樁作為新基建組成之一,在穩(wěn)增長主線下,建設(shè)節(jié)奏或?qū)⒓铀佟?022年1月,國家發(fā)展改革委、國家能源局等出臺《國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于進(jìn)一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實(shí)施意見》(發(fā)改能源規(guī)〔2022〕53號),提出到“十四五”末,我國電動汽車充電保障能力進(jìn)一步提升,形成適度超前、布局均衡、智能高效的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系,能夠滿足超過2,000萬輛電動汽車充電需求。多項(xiàng)政策落地,使得我國新能源充電樁行業(yè)的發(fā)展方向和發(fā)展目標(biāo)逐漸清晰,為行業(yè)發(fā)展提供有益土壤。政府補(bǔ)貼從補(bǔ)車轉(zhuǎn)向補(bǔ)樁,從建設(shè)補(bǔ)貼拓展到運(yùn)營補(bǔ)貼2016年財(cái)政部等五部門出臺《關(guān)于“十三五”新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施獎勵政策及加強(qiáng)新能源汽車推廣應(yīng)用的通知》,已對充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)營給予財(cái)政獎補(bǔ)。2022年國家發(fā)展改革委等部門《關(guān)于進(jìn)一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實(shí)施意見》明確提出加大財(cái)政金融支持力度,一是優(yōu)化優(yōu)化財(cái)政支持政策,二是提高金融服務(wù)能力。此外各地方政府已明確出臺充電樁建設(shè)補(bǔ)貼、充電運(yùn)營補(bǔ)貼相關(guān)政策??梢园l(fā)現(xiàn)政府財(cái)政補(bǔ)貼政策向供給側(cè)傾斜,呈現(xiàn)出從“新能源汽車補(bǔ)貼”到“充電設(shè)施建設(shè)補(bǔ)貼”再逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺潆娫O(shè)施建設(shè)補(bǔ)貼+充電設(shè)施運(yùn)營補(bǔ)貼”。1.3、充電標(biāo)準(zhǔn)制定積極推進(jìn)目前國際上主要有五個(gè)充電樁標(biāo)準(zhǔn),分別是:中國國標(biāo)GB/T、CCS1美標(biāo)(combo/Type1)、CCS2歐標(biāo)(combo/Type 2)、日本標(biāo)準(zhǔn)CHAdeMO,同時(shí)特斯拉擁有自己獨(dú)立的一套充電接口標(biāo)準(zhǔn)。全球范圍內(nèi)使用較為廣泛的充電標(biāo)準(zhǔn)包括CCS 和CHAdeMo 兩種標(biāo)準(zhǔn),支持車型較多。其中,CCS充電模式將交流和直流接口合二為一,減少了接口數(shù)量,降低了充電器和車身零部件的制造成本,得到各大歐美車企的推動,具有較大市場潛力。全球范圍內(nèi)采用國標(biāo)GB/T 20234標(biāo)準(zhǔn)的充電設(shè)施數(shù)量最多。現(xiàn)階段出口到中國的特斯拉車型采用了GB/T20234的交流和直流充電接口,出口到歐洲的特斯拉車型采用了CCS Combo 2接口,均可使用符合本地接口標(biāo)準(zhǔn)的充電樁。
標(biāo)準(zhǔn)的差異既造成了后續(xù)全球充電接口不統(tǒng)一、通信協(xié)議不兼容的現(xiàn)狀,也引出了目前迫切融合的需求。作為國際電動汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推動力量,中國應(yīng)積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定,引導(dǎo)全球充電標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,并在未來大功率充電、無線充電、V2G等新型充電標(biāo)準(zhǔn)的制定中,發(fā)揮更大的作用。目前國內(nèi)正在編制修訂的兩套充電標(biāo)準(zhǔn):一個(gè)是2015充電國標(biāo)升級版,一個(gè)ChaoJi充電標(biāo)準(zhǔn)。目前的直流充電系統(tǒng)普遍存在的共性問題是:尺寸過大;機(jī)械強(qiáng)度不夠;沒有考慮向后兼容等。這些問題在2015充電國標(biāo)升級版和“Chaoji”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中得到了改善設(shè)計(jì):2015充電國標(biāo)升級版改進(jìn)了很多過去存在的遺留問題,對公差尺寸做了嚴(yán)格要求、增加了鎖止裝置結(jié)構(gòu)、車端增加電子鎖、提高額定電壓至1500V,電流在主動冷卻下最高提升至800A,增加車樁的物理開關(guān),解決PE斷針問題,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程喚醒等,還刪除了車輛密封圈的要求,排水口由可選變?yōu)楸剡x等修改。但由于還處在征求意見當(dāng)中,在發(fā)布之前可能還會有略微調(diào)整。ChaoJi標(biāo)準(zhǔn)在2015國標(biāo)的基礎(chǔ)上,吸取了全球四大主流接口的經(jīng)驗(yàn),在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械強(qiáng)度、充電安全性、兼容性、大功率充電、后續(xù)新功能擴(kuò)展能力等方面都要優(yōu)于2015國標(biāo)。另外,ChaoJi標(biāo)準(zhǔn)接口通過轉(zhuǎn)接頭以及專門設(shè)計(jì)的導(dǎo)引電路等系統(tǒng)控制策略,可以兼容適配GB/T2015、日本CHAdeMO、美國CCS1、歐洲CCS2四大充電系統(tǒng)。二、充電樁產(chǎn)業(yè)鏈分析
2.1、充電樁產(chǎn)業(yè)鏈
汽車充電樁產(chǎn)業(yè)鏈上游為建設(shè)及運(yùn)營充電樁所需要的元器件和設(shè)備生產(chǎn)商;中游為充電運(yùn)營商;產(chǎn)業(yè)鏈下游各類充電場景參與者為各類電動汽車用戶,包括新能源汽車整車企業(yè)和個(gè)人消費(fèi)。其中設(shè)備零部件生產(chǎn)商(裝備端)和充電樁運(yùn)營商(運(yùn)營端)是充電樁產(chǎn)業(yè)鏈最主要的環(huán)節(jié)。充電樁元器件廠商眾多,格局分散,企業(yè)之間充分競爭。部分中游充電樁運(yùn)營商企業(yè)開始整合產(chǎn)業(yè)鏈,開拓上游業(yè)務(wù),自產(chǎn)充電設(shè)備再進(jìn)行后續(xù)運(yùn)營,如中游企業(yè)龍頭特銳德。2020年充電樁納入國家“新基建”之一,為上游行業(yè)注入一定活水,部分上游企業(yè)開始布局充電樁業(yè)務(wù),如許繼電氣開始研發(fā)充電樁整機(jī)產(chǎn)品。2.2、充電樁設(shè)備端
充電樁的分類方法多種多樣,按照不同的充電技術(shù)分類,充電樁可分為直流充電,交流充電,無線充電等,當(dāng)前主流充電模式為交流充電和直流充電。交流充電樁是固定安裝在電動汽車外與電網(wǎng)連接,為電動汽車車載充電機(jī)(即固定安裝在電動汽車上的充電機(jī))提供交流電源的供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出,沒有充電功能,需連接車載充電機(jī)為電動汽車充電。相當(dāng)于只是起了一個(gè)控制電源的作用的。交流充電的特點(diǎn)為充電功率小、充電時(shí)間長,但充電設(shè)備成本低。交流充電樁結(jié)構(gòu)簡單,主要有控制主板、電能輸入輸出回路、充電連接器、人機(jī)交互單元等部件組成。最核心的是主板,主板占成本接近30%,其次為槍線及殼體,成本占比也分別為30%左右。以盛弘股份7KW交流樁為例,其輸入電壓為AC220V±20%,額定輸出電壓為AC220V,額定輸出功率為7KW,額定輸出電流為32A,主板除了計(jì)量電能還提供輸入過欠壓保護(hù)、輸入過電流保護(hù)、防浪涌保護(hù)、輸出短路保護(hù)、過溫保護(hù)、防反灌保護(hù)、電池主動保護(hù)、緊急停機(jī)等保護(hù)功能。市場格局方面,目前以家庭私有樁為主的交流充電樁主要玩家為摯達(dá)科技、星星充電、科大智能、循道等企業(yè)。根據(jù)中國充電產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),到2021年底,全國私人充電樁145萬根,根據(jù)摯達(dá)科技2021年公布數(shù)據(jù),其私人充電樁出貨35萬根,數(shù)量占有率24%,全國第一;全國充電服務(wù)覆蓋最廣的家庭/社區(qū)充電服務(wù)提供商,服務(wù)城市超過350個(gè)。直流充電樁基本構(gòu)成包括:功率單元、控制單元、計(jì)量單元、充電接口、供電接口及人機(jī)交互界面等。功率單元是指直流充電模塊,控制單元是指充電樁控制器。除以上核心部件外,一個(gè)直流充電樁還有其他的一些重要小部件,如鈑金件、熔斷器、繼電器和防雷裝置等。直流充電樁本身作為一種系統(tǒng)集成產(chǎn)品,除了“直流充電模塊”和“充電樁控制器”這兩個(gè)組件構(gòu)成了技術(shù)核心之外,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是整樁可靠性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。直流充電樁輸入電壓為380V,功率通常在60KW以上,充滿電狀態(tài)僅需要20-150分鐘。直流充電樁適合對充電時(shí)間要求較高的場景,如出租車、公交車、物流車等運(yùn)營車充電站,以及乘用車公共充電樁。單個(gè)的充電模塊(一般為15kW,最新技術(shù)能做到40KW)不能滿足功率要求,需要多個(gè)充電模塊并聯(lián)在一起工作,需要有CAN總線來實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊的均流,實(shí)現(xiàn)大功率大電流充電。盛弘股份直流一體機(jī)充電功率能做到240KW,輸出電壓范圍在200V-750V,輸出電流最大能到720A。
交流充電樁需要借助車載充電機(jī)來充電,直流快速充電樁不需要這個(gè)設(shè)備。二者在充電速度上差別較大,一輛純電動汽車(普通電池容量)完全放電后通過交流充電樁充滿需要8個(gè)小時(shí),而通過直流快速充電樁僅需要20到150分鐘。交流充電樁給電動汽車的充電機(jī)提供電力輸入,由于車載充電機(jī)的功率并不大,所以不能實(shí)現(xiàn)快速充電。直流快速充電樁是固定安裝在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接,可以為非車載電動汽車的動力電池提供直流電源的供電裝置,直流充電樁可以提供足夠的功率,輸出的電壓和電流調(diào)整范圍大,可以實(shí)現(xiàn)快充的要求。充電模塊的性能不僅直接影響充電樁整體性能,也關(guān)聯(lián)著充電安全問題。同時(shí),充電模塊占整個(gè)充電樁整機(jī)成本的一半以上,也是充電樁的關(guān)鍵技術(shù)核心之一。隨著近年來電動汽車電池容量的提升,充電倍率的提升,充電模塊市場發(fā)展趨勢逐漸向大功率發(fā)展。目前,我國充電模塊已歷經(jīng)三代發(fā)展,從第一代7.5kW到第二代15/20kW,現(xiàn)在正處于第二代到第三代30/40kW的轉(zhuǎn)換期,國內(nèi)廠商英飛源、永聯(lián)、優(yōu)優(yōu)綠能和電王快充等企業(yè)已具備批量生產(chǎn)使用40kW充電模塊能力,大功率充電模塊已然成為市場主流。當(dāng)前國內(nèi)市場,20kW模塊占據(jù)市場容量比例約為60%左右,其余容量大比例由30kW占據(jù),及部分40kW模塊。目前市場上充電模塊主流的PFC拓?fù)浞绞剑喝嗳€制三電平VIENNA,英可瑞,英飛源,艾默生,麥格米特,盛弘,通合等均采用此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目前市場上主流充電模塊廠家為深圳的英可瑞、華為、英飛源、深圳維諦技術(shù)(艾默生)、優(yōu)優(yōu)綠能、盛弘、科士達(dá)、中恒電氣、通合電子、奧特迅,英耐杰等。
IGBT功率開關(guān)是充電模塊的關(guān)鍵組成部分,是在充電過程中起著電力轉(zhuǎn)換與傳輸作用的核心器件,占據(jù)充電模塊成本的20%以上,目前對IGBT的進(jìn)口依賴度較高。中國本土IGBT模塊生產(chǎn)龍頭僅有斯達(dá)半導(dǎo)一家,而IGBT器件本土廠商有士蘭微、新潔能、比亞迪、中車時(shí)代等,國內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)集中度較高。充電樁建設(shè)的主要成本是充電樁硬件設(shè)備的成本,占比90%以上。其中充電模塊是充電樁的核心設(shè)備和主要成本來源,占新能源汽車充電樁硬件成本的45%-55%。充電設(shè)備端的技術(shù)門檻相對較低,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度較高,供應(yīng)商數(shù)量多,因此市場競爭較充分。由于設(shè)備門檻低,充電樁整機(jī)制造商與元器件生產(chǎn)商、中下游的建造運(yùn)營商有部分重合。比如特銳德雖主要負(fù)責(zé)充電樁的運(yùn)營,但也進(jìn)行充電設(shè)備元器件的生產(chǎn),普天新能源和特斯拉的業(yè)務(wù)也兼顧了充電樁的整機(jī)制造和運(yùn)營。2.3、充電樁運(yùn)營端
目前主流商業(yè)模式包括運(yùn)營商主導(dǎo)模式、車企主導(dǎo)模式、第三方充電服務(wù)平臺主導(dǎo)模式三種。運(yùn)營商主導(dǎo)模式為現(xiàn)階段市場主要運(yùn)營模式,但該模式收入來源較為單一,當(dāng)前由少量頭部運(yùn)營商主導(dǎo)這一模式下的充電樁市場。車企主導(dǎo)模式主要適用于較為成熟的電動汽車企業(yè)當(dāng)中,用于給車主提供更優(yōu)質(zhì)的充電體驗(yàn),該種模式對資金和用戶數(shù)量有較高要求,主要有車企自建樁與合作建樁兩種建設(shè)方案。在第三方充電服務(wù)平臺主導(dǎo)模式下,充電平臺一般不直接參與充電樁的投資建設(shè),通過自身資源整合能力將各大運(yùn)營商的充電樁接入自家SaaS平臺,以智能管理為依托提供商業(yè)價(jià)值,多為輕資產(chǎn)運(yùn)營。目前充電樁運(yùn)營商的盈利主要來源于服務(wù)費(fèi)、電力差價(jià)和增值服務(wù),其中收取充電電費(fèi)和服務(wù)費(fèi)是大部分運(yùn)營商的最基本盈利方式,但由于充電樁前期投入成本高、投資回收期長、充電樁使用效率低,所以市面上的充電樁運(yùn)營企業(yè)大部分處于虧損狀態(tài)。增值服務(wù)包括利用廣告等方式開展充電樁保險(xiǎn)服務(wù),提供交通工具租賃、維修等服務(wù),但盈利程度一般。因此充電樁運(yùn)營商開始尋求充電業(yè)務(wù)以外的盈利方式,拓展其他增值服務(wù)以增加客戶黏性和提高單客戶價(jià)值量。充電站投資方面,具備一定規(guī)模的充電站,投資包含四個(gè)模塊,即變電和配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、充電站監(jiān)控系統(tǒng)及基建系統(tǒng)。假設(shè)整個(gè)充電站有1000KW的容量,按照充電站單樁建設(shè)成本1.1元/W計(jì)算,加上變電設(shè)施、鋪設(shè)專用電纜以及新建監(jiān)控系統(tǒng)等(暫且不包括建設(shè)用地成本),一個(gè)充電站的成本超過100萬元人民幣。目前公交專用充電站投資回報(bào)周期較短,在3年左右,公共充電站投資回報(bào)周期在3-5年。從充電站成本結(jié)構(gòu)來看,充電站占比超過50%。據(jù)統(tǒng)計(jì),充電站成本大頭主要是充電樁51.22%、變壓器9.76%、APF有源濾波7.32%、無功補(bǔ)償7.32%,四個(gè)組件共占比75.62%,其余組件成本占比均在5%以下。從充電樁保有格局來看,我國私人充電樁數(shù)量略多于公共充電樁。據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì),截至2022年9月,聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計(jì)上報(bào)公共類充電樁保有量163.6萬臺,占比36%;私有樁保有量285.2萬臺,占比64%。對公共充電樁來說,直流充電樁和交流充電樁兩大類型占比結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。其中交流充電樁93.1萬臺,直流充電樁70.4萬臺,占比分別為68.2%和31.8%。公共充電樁運(yùn)營商集中度較高。截止到2022年9月,全國充電運(yùn)營企業(yè)所運(yùn)營充電樁數(shù)量TOP15占總量的92.9%,其中特來電市場份額19.32%,星星充電市場份額19.06%,云快充市場份額13.32%,TOP3市場份額合計(jì)51.7%,頭部聚集效應(yīng)明顯。在充電量方面,2022年1-9月,全國公共類充電設(shè)施充電量達(dá)151.3億度,其中特來電充電量43.2億度,市場份額29%,星星充電充電量32.4億度,市場份額21%,云快充充電量15.9億度,市場份額10%,TOP3市場份額合計(jì)60%。三、充電樁市場空間
隨著我國新能源汽車行業(yè)高速發(fā)展,電動汽車銷售量與保有量迅速增長,充電需求快速增長,同時(shí)充電樁產(chǎn)業(yè)支撐政策不斷推出,政府補(bǔ)貼從補(bǔ)車轉(zhuǎn)向補(bǔ)樁,從建設(shè)補(bǔ)貼拓展到運(yùn)營補(bǔ)貼,推動新能源充電樁行業(yè)加速發(fā)展。截止到2022年9月底,我國充電樁保有量已從2015年的6.6萬臺上漲到448.8萬臺,8年來擴(kuò)張了68倍。其中,公共充電樁保有量已達(dá)163.6萬臺,占比36%,私人充電樁保有量上升至285.2萬臺,占比64%,私人充電樁保持更快增長。在區(qū)域分布看,目前我國公共充電基礎(chǔ)設(shè)施主要集中在廣東、江蘇、上海、浙江、北京等東部沿海地區(qū)。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)劃和預(yù)測,到2025年,全國新能源汽車新車保有量將超過4000萬輛。政策要求適度超前建設(shè)充電樁,充電樁建設(shè)支持力度將提升,參考?xì)v年車樁比值,我們預(yù)計(jì)2022-2025年車樁比將由3:1左右提升至2.5:1,預(yù)計(jì)到2025年充電樁保有量將達(dá)到1654萬臺(包含公共樁及私人樁),其中公共樁保有量將達(dá)到661.44萬臺,私人樁保有量將達(dá)到992萬臺。根據(jù)中國充電聯(lián)盟公布數(shù)據(jù),直流充電樁普遍充電功率≥60kW。依照當(dāng)前直流充電模塊單價(jià)0.37元/W,根據(jù)2015年至2021年直流充電模塊價(jià)格走勢,擬合出2023年至2025年間每瓦價(jià)格均價(jià)大約在0.35元/W,2025年至2030年間每瓦價(jià)格均價(jià)大約在0.30元/W。
直流充電樁(以60kW為例)設(shè)備單價(jià)為4.4萬元,根據(jù)直流充電模塊價(jià)格走勢,預(yù)計(jì),2023-2025年,60kW直流充電樁設(shè)備單價(jià)將降到為4.2萬元;交流充電樁,其設(shè)備單價(jià)為在1000-3000元之間,其中車廠隨車配送充電樁單價(jià)較低在1000元左右,設(shè)備廠商2C銷售的交流樁單價(jià)較高在2000-3000元之間,私人交流充電樁平均單價(jià)取1500元,公共交流樁平均單價(jià)3000元。根據(jù)車樁增量以及充電樁單價(jià)測算,預(yù)計(jì)2023年至2025年之間,公用充電樁市場空間為1536.3億元,私用充電樁市場空間為126.7億元。
3.3、充電運(yùn)營市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大假設(shè)未來電動車百公里電耗平均值為12kwh,平均每輛車每年行駛1.5萬公里,即每輛車每年耗電量約為1800度電。2021年新能源汽車保有量達(dá)到784萬輛,一年的用電量將近140億度。預(yù)計(jì)到2025年新能源汽車保有量達(dá)到4000萬輛,一年的用電量將達(dá)到720億度;到2030年新能源汽車保有量達(dá)到1億輛,一年的用電量將達(dá)到1800億度。電動汽車充電價(jià)格基本由“電費(fèi)+服務(wù)費(fèi)”組成,假設(shè)30%的電量通過公用樁完成,70%的電量通過私人充電樁完成,公用樁平均電費(fèi)為0.7元,服務(wù)費(fèi)為0.4—0.8元,私人充電樁電費(fèi)為0.5元。2021年估算我國新能源汽車充電電費(fèi)市場規(guī)模約為141.3億元,服務(wù)費(fèi)市場規(guī)模約為17—34億元。假設(shè)電價(jià)不發(fā)生巨大變化,到2025年市場規(guī)模將會擴(kuò)大3倍,電費(fèi)+服務(wù)市場規(guī)模將突破460億;到2030年市場規(guī)模將會擴(kuò)大10倍,電費(fèi)+服務(wù)市場規(guī)模將突破千億。四、充電樁行業(yè)發(fā)展趨勢
4.1、高壓快充技術(shù)推廣將成為解決充電慢問題
隨著整車帶電量和續(xù)航里程提升,充電便利性成為制約提升電動車使用體驗(yàn)的一大因素。當(dāng)前直流充電樁功率較小,25%充電功率在60kW,120kW和150kW的充電樁則占據(jù)著30%和32%的份額,僅5%的單槍功率超過150kW。要使電動汽車充電體驗(yàn)跟加油速度相近,12分鐘內(nèi)對100kWh的電池實(shí)現(xiàn)30~80%的充電,至少需要250kW的功率;6分鐘充滿電充電功率至少得達(dá)到480kW。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式來看,大功率的超快充有兩條技術(shù)路線實(shí)現(xiàn):一是大電流,二是高電壓,前者對熱管理要求高,推廣難度大;后者則因降低能耗、提高續(xù)航、減少重量、節(jié)省空間等優(yōu)勢,能夠在更寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大功率充電,以適配未來的快充需求。因此,以提升充電電壓為代表的高壓快充技術(shù)推廣成為未來趨勢,保時(shí)捷、現(xiàn)代、比亞迪、長城等主機(jī)廠商紛紛為未來儲備,推出相應(yīng)快充技術(shù)配套設(shè)施。目前電動汽車電池電壓在400V上下,若使用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)的充電樁,電池容量在80-100kWh的BEV在400V架構(gòu)下充電30%-80%,只能支持最大1C左右的充電倍率,而在800V架構(gòu)下可支持2C以上的充電倍率。若2021年后采用Chaoji充電樁,最大輸出電流500A,滿足高端車型4C充電需求,電壓也應(yīng)大于800V。如果汽車制造商配套800V高壓電池,單位時(shí)間內(nèi)的充電量將是之前的3倍、4倍,從而將充電時(shí)間至少縮短為原有的25%,實(shí)現(xiàn)7.5分鐘充滿30%-80%的電。國內(nèi)車企多采用高壓方案實(shí)現(xiàn)快充,直流快充多以400V平臺車型為主,為了實(shí)現(xiàn)超級快充,各車企紛紛推出800V平臺車型。800V成為高壓快充階段性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),后續(xù)將向上演進(jìn)到1000-1500V。鑒于800V高壓平臺可有效解決補(bǔ)能焦慮,目前國內(nèi)大部分整車廠已進(jìn)行了相關(guān)布局。2021年比亞迪、吉利、長城、小鵬、零跑等相繼發(fā)布了800V高壓技術(shù)的布局規(guī)劃,理想、蔚來等車企也在積極籌備相關(guān)技術(shù)。從量產(chǎn)時(shí)間看,各大車企基于800V高壓技術(shù)方案的新車將在2022年之后陸續(xù)上市。當(dāng)前超級充電樁落地難點(diǎn)主要有三個(gè)方面,大功率超充帶來熱管理問題,電池性能的適配,電網(wǎng)對超充的承受能力。大功率超充要求電纜能夠承受400-600A大電流,需要快速散熱,研發(fā)難點(diǎn)在于熱管理平衡。在超級快充需求推動下,各企業(yè)紛紛投入液冷超充研究,永貴電器在液冷超充技術(shù)上具備先發(fā)優(yōu)勢,其液冷超充槍已率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn),客戶包括吉利、華為、理想等。此外,國內(nèi)開發(fā)出液冷超充技術(shù)的企業(yè)包括中航光電、沃爾核材、日豐股份、巴斯巴等,國外企業(yè)主要包括菲尼克斯、灝訊、特斯拉等,永貴電器處于行業(yè)領(lǐng)先地位。電池性能的適配方面,寧德時(shí)代發(fā)布第三代CTP技術(shù)“麒麟電池”可滿足高壓快充,支持4C充電,系統(tǒng)集成度創(chuàng)全球新高,體積利用率突破72%,能量密度可達(dá)255Wh/kg,可實(shí)現(xiàn)整車1000公里續(xù)航,將于2023年量產(chǎn)上市,預(yù)計(jì)2023年適配高壓快充的車型將越來越多,汽車硬件方面對高壓快充將沒有制約。
電網(wǎng)對大規(guī)模的超充承載能力不足,現(xiàn)階段超充只能作為應(yīng)急輔助的充電方式。以深圳電網(wǎng)為例:根據(jù)公開信息,2020年,深圳電網(wǎng)的負(fù)載功率平均為1600萬KW,夏季高峰時(shí)段最高可達(dá)2000萬KW。目前一個(gè)直流快充的功率等級為120KW,假設(shè)15萬臺電動車同時(shí)充電,負(fù)載總功率合計(jì)為1800萬KW,將大于深圳現(xiàn)有的全部負(fù)載總和,這導(dǎo)致電網(wǎng)需要擴(kuò)容一倍才可能容納15萬臺車。根據(jù)公開數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)2025年深圳電動車保有量有可能增至200萬臺,電網(wǎng)的容量遠(yuǎn)不足以承擔(dān)這樣的負(fù)載??斐?超充+儲能的模式有助于減小對電網(wǎng)的壓力。雙向直流快充帶有儲能結(jié)構(gòu),其既可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)給電池組充電,還可以實(shí)現(xiàn)電池組向電網(wǎng)放電,因此能有效降低對電網(wǎng)的沖擊,增加現(xiàn)有電網(wǎng)的接納能力。同時(shí),還可以掙取峰谷電價(jià)收益,實(shí)現(xiàn)光伏屋頂?shù)认到y(tǒng)的接入,優(yōu)勢明顯。光儲充一體化充電站的核心由三部分組成——光伏發(fā)電、儲能電池和充電樁。這三部分組成一個(gè)微網(wǎng),利用光伏發(fā)電,將電量存儲在儲能電池中,當(dāng)需要時(shí),儲能電池將電量供給充電樁使用,通過光儲充系統(tǒng),太陽能這種清潔能源就被轉(zhuǎn)移到汽車的動力電池中,供車輛行駛使用。2020年11月2日,國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,其中明確提出鼓勵“光儲充放”多功能綜合一體站的建設(shè)。在此之前,國內(nèi)已經(jīng)建設(shè)了多座光儲充一體化充電站,江蘇、海南、上海、北京、山東等地的光儲充充電樁都已投入運(yùn)營。但由于成本和運(yùn)營等問題,多為“示范運(yùn)營”,未進(jìn)行大面積推廣。
考慮光伏發(fā)電的波動及間歇特性,光儲充一體電站需匹配適當(dāng)容量的儲能系統(tǒng)(包括儲能變流器和電池系統(tǒng)),最大限度利用分布式光伏發(fā)電,實(shí)現(xiàn)向綠能傾斜并降低從電網(wǎng)購電的費(fèi)用;光儲充一體電站根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià),制定動態(tài)儲能控制計(jì)劃,利用儲能系統(tǒng)在夜間電價(jià)低谷時(shí)段進(jìn)行儲能,并在充電高峰期間通過儲能電站與電網(wǎng)協(xié)同供電,利用峰谷價(jià)差實(shí)現(xiàn)電站收入最大化。相關(guān)電池廠商,充電運(yùn)營商,充電設(shè)備廠商均在積極布局光儲充領(lǐng)域。
V2G,實(shí)現(xiàn)電動車和電網(wǎng)之間的互動,電動車在電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí),吸納電能,在電網(wǎng)負(fù)荷高時(shí)釋放電能,賺取差價(jià)收益。通過V2G充電樁,電動汽車由單一充電拓展到以充放電兩種形態(tài)參與電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)控和調(diào)峰輔助服務(wù)。V2G技術(shù)還處于示范運(yùn)行階段。今年4月,國家電網(wǎng)有限公司華北分部在國內(nèi)首次將車網(wǎng)互動(V2G)充電樁資源正式納入華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場并正式結(jié)算。預(yù)計(jì)2026年之后V2G技術(shù)才會逐步商業(yè)化推廣。V2G的經(jīng)濟(jì)性,現(xiàn)在電動車?yán)m(xù)航力能達(dá)到800公里,一天可能就使用100公里,有相當(dāng)一部分電可以賣出來,電池壽命8000次充放電循環(huán),殘值相當(dāng)于有5000次(能用10年以上),一天賣50度電,波峰波谷電價(jià)差1塊錢,按照每天搬運(yùn)50塊錢計(jì)算,5000次能有25萬收益,超過汽車價(jià)值。當(dāng)前共享私樁并未真正發(fā)展起來。從共享私樁占私人隨車樁的比重來看,僅有約6%左右的私樁參與共享,私樁共享的參與度還比較低。相關(guān)部門也在積極協(xié)調(diào)推進(jìn)私人充電樁的建設(shè),北京市城市管理委員會發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)居住區(qū)電動汽車充電設(shè)施建設(shè)和管理的意見(征求意見稿)》提出,鼓勵充電設(shè)施企業(yè)、電動汽車企業(yè)、第三方平臺企業(yè)等單位與自用充電樁產(chǎn)權(quán)人達(dá)成協(xié)議,實(shí)現(xiàn)自用充電樁共享利用,提高資源利用率。共享私樁模式發(fā)展的兩大基礎(chǔ)是用戶基數(shù)和硬件入口。在新能源汽車保有量不斷提升的背景下,私人樁安裝量不斷提升。在共享經(jīng)濟(jì)浪潮下,“私樁共享”作為新型充電的商業(yè)模式,將憑借提高充電效率、降低生產(chǎn)成本、錯峰充電緩解電容壓力等優(yōu)勢成為充電基礎(chǔ)設(shè)施多方共贏的解決方案。目前私樁共享模式還存在諸多缺點(diǎn)和問題,包括定價(jià)機(jī)制不完善、設(shè)備損壞難以歸責(zé)等。目前僅有少數(shù)企業(yè)布局了私樁共享業(yè)務(wù),頭部充電運(yùn)營商特來電、星星充電和云快充三家樁企均有運(yùn)營共享私樁。此外,以廣汽埃安為例的車企也通過建立汽車品牌私樁共享平臺,開啟了共享私樁建設(shè)布局。